رسالة الطالب نهى احمد الدسوقى


بعنوان : ضغط الصور عن طريق التحليل الأولي بإستخدام الشبكات العصبية
وتحت اشراف : ا0د0م/ عبد الحميد شعلان ا0د/ رشيد مختار العوضى

محتوى الرسالة :

    تعتبر عملية ضغط الصور من أهم طرق تخزين وإرسال البيانات والمعلومات المرئية المستخدمة في العديد من تطبيقات نظم الإتصالات . مثل: الإستشعار عن بعدعبر الأقمار الصناعية, الإتصالات العسكرية ,الوسائط المتعددة, البث التلفزيوني, والتعليم عن بعد.....إلخ . حيث أن حجم المعلومات المرسلة يفوق بكثير طاقة قنوات الإرسال مما يزيد من أهمية عملية ضغط الصور.

   إن نظام الإرسال المتطور للصوره  Progressive Image Transmission (PIT) يلقى أهمية كبرى في الوقت الحاضر خاصة في تصفح ملفات الصور ذات الحجم الكبير.  والمقصود بعملية الإرسال المتطور للصوره (PIT) هو أن يتم أولاً إرسال نسخة تقريبيه للصوره تتيح للمتصفح التعرف بشكل كافي على الصوره المطلوبة ثم يتتابع بعد ذلك إرسال بيانات الصوره المطلوبه بشكل تدريجي متطور مما يحسن من جودة الصوره النهائية. ولكي تتم عملية إرسال الصورة بهذا الشكل التدريجي فإنه يجب تنظيم بيانات الصورة في شكل تسلسلي من حيث الأهمية, بداية من الشكل العام ونهاية بالتفاصيل الدقيقة,وللحصول على هذا البناء التسلسلي للبيانات تستخدم طريقة التشفير الهرمي(Pyramidal Encoding).

وقد تناولت هذه الرسالة دراسة تطوير طرق جديدة لضغط الصور مبنية على دمج الشبكات العصبية وطريقة التحليل الهرمي الفرقي المعكوس للصورة Inverse Difference Pyramidal (IDP). كذلك كيفية توظيف طريقة التحليل الهرمي الفرقي المعكوس بإستخدام التقنيات المختلفة للشبكات العصبية  لكي تلائم الإرسال التدريجي المتطور للصور(PIT)  

    تتميز طريقة التحليل الهرمي الفرقي المعكوس (IDP)   بالبساطة و قلة التعقيدات الحسابية, حيث أنها تتيح إرسال النسخة التقريبية للصورة بأقل كمية من البيانات المرسلة كأول مرحلة من الهرم (قمة الهرم) ثم يتتابع الإرسال وتزداد كمية البيانات المرسلة بشكل يحسن من جودة الصورة, حتى نصل لأكثر كمية من البيانات المرسلة (قاعدة الهرم) ,ومن هنا جاءت تسمية الهرم بالمعكوس.      

     أما الشبكات العصبية فتتميز بالقدرة على التعلم والتعديل الذاتي مما يمكنها من تحسين أداء طريقة التحليل الهرمي الفرقي المعكوس (IDP)  بشكل كبير مقارنة بطرق التحويلات المختلفة (Transformation methods).

    كذلك تم في هذه الرسالة دراسة أداء طريقة التحليل الهرمي الفرقي المعكوس  (IDP) لضغط الصور بإستخدام خوارزميات الشبكات العصبية التي تعمل بإستخدام بيانات مسبقة عن الصورة (Supervised Learning Algorithms) مثل Back-Propagation Learning Algorithms(BPLA), Gaussian Radial Basis Function Algorithms(GRBF)

, وايضاً تم إستخدام خوارزميات الشبكات العصبية التي تعمل بدون إستخدام بيانات مسبقة عن الصورة(Unsupervised Learning  Algorithms)    مثل 2 Dimension Self Organized Mapping Vector Quantization(2D-SOM VQ) وبناء برامج محاكاة بالكمبيوتر لكل طريقة وتحليل النتائج ومقارنتها بالطرق القياسية العالمية.

   وقد تبين من تحليل البيانات تقدم طرق ضغط الصور بإستخدام خوارزميات الشبكات العصبية التي تعمل بإستخدام بيانات مسبقة عن الصورة  (BPLA, GRBF) من حيث نسبة الضغط  Compression Ratio(CR) ونسبة أقصى قيمة للإشارة إلى الشوشرة Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) بالإضافه إلى تقليص عدد المراحل المطلوبة للحصول على أعلى جودة.

  كذلكً تم أيضاً دراسة عدد من التطبيقات المبنية على توظيف الطرق الموجودة في الرسالة لأداء وظائف إضافية, وذلك لإثبات مدى مرونة الأنظمة المقترحة لتطبيقات ضغط الصور. حيث تقوم الفكرة الأساسية للتطبيقات المقترحة على إستخدام نظام هجين بين الطرق السابقة (IDP- hybrid NN's)  . واستخدامة لإرسال جزء محدد من الصورة ذو أهمية خاصة للمستخدم وهو ما يعرف بـ      (Region of Interest) و بتعديل بسيط عليه يمكن إستخدامه للمقارنة بين الصور لمعرفة الأجزاء المختلفة في الصورة وبناء عليه إرسال الجزء المختلف فقط .

   و قد تم أيضاً إقتراح استخدام (IDP- hybrid NN's) في تطبيقات إرسال الصور ذات العلامه المائية (Watermarked images)  بحيث يتم استقبال الصورة الأصلية وبها العلامة المائية بأكثر من مرحلة مختلقة التجزئة مما يصعب معها إستخلاص الصورة الأساسية بدون وجود معلومات عن العلامة المائية الموجودة في الصورة.

   وأخيراً تم إقتراح إستخدام (IDP 2D-SOM NN's) كمرحلة ثالثة في منظومة ضغط الصور,  حيث تقوم المرحلة الأولى  بتحليل الصورة بإستخدام  (2 dimension wavelet packet transform) ثم يتم إستخلاص أفضل معاملات تحويل (Best tree) يسهل عن طريقها إسترجاع الصورة بشكل جيد كمرحلة ثانية, ثم تأتي المرحلة الثالثة وهي التشفير  (Encoding)  والتي يستخدم فيه (IDP 2D-SOM NN's)   مما يجعل من الطريقة أكثر موائمة للإرسال المتطور (PIT)  .

 وقد أظهرت النتائج إمكانية الحصول على نسبة ضغط أعلى نسبياً من طرق التشفير المعروفة ولكن يأتي ذلك على حساب قيمة  (PSNR)  حيث أنه من المتفق عليه أن التشفير بإستخدام   (SOM VQ NN's)  يعتبر من طرق التشفير المسببة لفقد فى جودة الضغط(Lossy encoding


أخر الأخبار